Гироскоп для модели своими руками

Самодельный гироскоп. Гироскоп своими руками чертежи. Энциклопедия технологий и методик. Для изготовления гироскопа нам понадобится. Гироскопы с режимом удержания направления

Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п

— быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил.

Обязательно посмотрите это видео. Это магазинный гироскоп:

Да,из мусора))нам понадобится-1.кусок ламината(нашол обрезок у деда на балконе), 2.Донышко и крышка консервной банки(съел фасоль-получил банку) 3.Стальная палочка(самая сложная деталь-нашол на улице) 4.Пластилин(спёр у сестры) 5.Гайки или(и)грузила 6.два шурупа,кернер(острая штука на конце,сойдёт и шило,всё у деда) 6.проволока(медная толстая,у деда нашол)) 7.Поксипол(или др.застывающий клей,взял у деда)) 8.Изолента(там же)) 9.Нитки(для запуска и кое-чего ещё,у бабушки)) а так же пила,отвёртка и др… общая идея понятна тут

далее вырежем из ламината рамку и согнём в кольцо проволоку,так же в шурупах надо пробить по углублению шилом(я не делал заново,я просто разобрал свой гироскоп и сфоткал части…))

потом соберём главную часть-ротор(или както по другому))берём донышко и горлышко(они одинаковые)делаем в них по дырке(в цетре!!)дырка должна быть толщиной с палку железную.Железный стержень обрежем по длине,концы заточим.Что бы центровка была лучше,вставим стержень в дрель и как на станке заточим напильником с 2 сторон так же надо сделать канавку для завода ниткой(на фотке найдётё))на один из дисков намажем пластилина,а в него напихаем гаек и грузил(у кого есть стальное кольцо-ваще шикарно)затем соединим оба диска(бутерброд)и проткнём их через дырки осью.Смаза всё ето дело поксиполом,засунем его(дело))в дрель и пока поксипол стынет,будем центровать диск(чтоб не бил)ето самая важная часть работы.Баланс должен быть идеальным.

собираем по картинке,свободный ход ротора вверх-вниз должен быть минимальным(чувствуется,но чутьчуть) ставим защиту из проволоки,прикрепляем её ниткой,и готово.

Программы

Без программы модуль будет не более чем грудой железа, которая не выполнит ни одной функции. Базовые библиотеки для взаимодействия с другими МК можно найти на официальном сайте или в интернете, но, помимо них, вам потребуется вспомогательный код. С его помощью можно настроить взаимодействие между акселерометром и тем же блютуз модулем, без которого, в большинстве проектов, он станет бесполезен.

Мы воспользуемся готовой библиотекой для Arduino MPU 6050, которую написал Джефф Роуберг.

В целом, многие поступают и другим путем, правда далеко не все умеют программировать на С++, поэтому перед пользователем, который хочет написать программу для работы с гироскопом, открывается два пути:

1. Найти уже готовый шаблон или библиотеку. Для этого потребуется всего пара секунд и подключение к интернету, но не стоит забывать, что готовые решения пишутся, зачастую, столь же неопытными инженерами. Поэтому, по возможности, проверяйте, насколько качественный код вы скачиваете. Смотрите отзывы о библиотеке, если есть такая возможность, и старайтесь скачивать их на зарубежных форумах. Там и выбор будет больше, и куда выше вероятность найти действительно качественную библиотеку.
2. Написать функции и методы для работы системы своими силами. Этот вариант подойдёт лишь тем, кто ранее имел дело с языком С++ и понимает все нюансы работы с Ардуино. Все необходимые вспомогательные библиотеки можно скачать в интернете, а всё остальное вы можете подогнать под свои нужды. Такой способ идеально подходит для тех, кто хочет реализовать собственный проект, не имеющий аналогов. Ведь в таком случае найти заготовленный код под него будет крайне сложно, даже если быть готовым править большую его часть.

Тестирование

После отладки необходимо провести тестирование. В чём разница? При тестировании вы точно знаете, что программный код работает без лагов и багов, но вам необходимо убедиться, что в нём нет логических ошибок.

С акселерометром и гироскопом проще всего использовать программы 3Д рендеринга показаний, вроде ShowGY521Data, которые позволят в реальном времени увидеть, как железо позиционируется в пространстве. В случае неисправностей всегда можно подправить нулевой уровень и уменьшить чувствительность акселерометра, который также влияет на конечную модель отображения устройства.

Применение Ардуино гироскопа на основе микросхемы mpu 6050

Ардуино – популярнейшая система для одноимённых МК, позволяющая любому желающему, даже без специального образования, воплотить в жизнь проект, о котором он давно мечтал. Будь то автоматизированная теплица или простая система выключения света по хлопку в умном доме.

Но естественно, сам микроконтроллер не способен выполнять все функции, и для этого к нему необходимо покупать датчики, коих на рынке более нескольких десятков разновидностей. Об одном из таких, а именно мы рассмотрим гироскоп Ардуино, и пойдёт речь. Что это такое, в каких проектах его можно применить и как настроить опишем ниже.

Комплектующие

Создаётся данный датчик или МК, в зависимости от того, что вы собрались приобретать, из компонентов ATmega328.

Распиновка модуля Arduino MPU 6050

Так, в нём имеются:

1. 14 штук различных пинов и цифровых выходов, половина из которых являются ШИМ-выходами.
2. Специальные кварцевые резонаторы до 16 МГц мощностью.
3. Встроенный вход под usb-кабель, который позволит вам сэкономить не только время, но и деньги, которые вы могли бы потратить на покупку адаптера.
4. Контакты и распиновка для стандартного питания с нулем, фазой и заземлением.
5. Контакты для сброса до заводских настроек, при которых весь машинный код и данные будут стёрты. Это полезно в том случае, если вы напортачили с программой и модуль превратился в бесполезную груду железа, и просто как экономия времени, если необходимо сменить прошивку.
6. ICSP контакт, который необходим для того, чтобы запрограммировать машинный код, который будет находиться внутри системы.

Все эти компоненты и составляют Arduino гироскоп, позволяя ему выполнять свои базовые функции. Но как же запрограммировать систему, если вы до этого не имели опыта работа с данными МК?

Наладка

Далее наступает самый ответственный этап – отладка программного кода. Здесь вам необходимо подключить питание к прибору, а сам прибор – к компьютеру, чтобы следить за строками в консоли. Прогоните несколько базовых функций и посмотрите, не будет ли ошибок или багов. Если они возникают, то воспользуйтесь любым удобным методом дебагинга.

Самый простой вариант – использовать для ввода переменные, которые вычисляются рандомным образом, и смотреть, как код будет вести себя в различных ситуациях.

Сборка

Здесь всё зависит от используемого вами интерфейса, например, для I2C от Ардуино пригодятся контакты: A4, A5, которые являются SDA и SCL входами соответственно.

Для нормального функционирования всей этой системы необходимо будет использовать wire библиотеку в коде.

Также будьте готовы к тому, что распиновка может оказаться не самой удачной, поэтому не стоит делать корпус для устройства впритык, пока вы не подключите и не увидите реальные размеры вашего проекта.

Источник

Самодельная система стабилизации самолета на базе Arduino

С недавних пор я увлекся авиамодельной темой. И тут понеслась: построил самолет, купил аппаратуру. Предвидя быструю кончину первой модели не отходя от кассы начал собирать вторую, параллельно занимаясь в симуляторе. В общем оттягивал я свой первый реальный полет как мог, боясь с ходу разбить модель. И тут совершенно случайно, бороздя просторы алиэкспресса я наткнулся на интересную штуку — систему стабилизации полета. Это небольшое, размером с приемник, устройство, которое корректирует полёт самолета, делая его более плавным, сглаживая огрехи пилота. Начал искать, читать, говорят и правда хорошая вещь для новичков. Ну и тут я загорелся — хочу и хоть ты тресни. Вот только бюджет уже совсем поджимал. Казалось бы, самолет тот построить вопрос долларов на 10 потолок, а аппаратуру купи, аккумулятор купи, зарядное устройство для него купи, двигатель, регулятор, сервоприводы, пропеллеры . Короче в итоге набегает немало. Немного приуныв, но не сдавшись я начал чухать затылок: дык, я ж вроде паять умею. Начал искать и почти сразу же нашел небольшую статейку под названием «Система стабилизации самолета за 200 рублей». Совсем скромная статейка со совсем скромной реализацией. Но это уже что-то. Полез на зарубежные форумы — и о чудо, да это же огромный проект с постоянным развитием! Решено, будем делать!

Проект называется MultiWii. Изначально это задумывалось как полетный контроллер для мультикоптеров на базе arduino, но со временем начало обрастать и совершенствоваться. Сейчас есть код, позволяющий ставить эту систему стабилизации и на самолеты, и на V крылья. Для самого простого исполнения, как в вышеупомянутой статье, потребуется всего 2 вещи: arduino и акселерометр. Все это можно спаять проводами, залить горячими соплями и работать будет. Но оно может и будет, вот только я так не работаю.

И так, для изготовления полноценного устройства понадобятся:

• Arduino PRO Mini, 5V, Atmega 328
• Модуль трехосевого акселерометра с гироскопом MPU-6050
• Гребенка PLS
• Кусок фольгированного стеклотекстолита, если делаете плату сами.
• SMD резистор 500-1500 Om
• Светодиод 3 мм любой.

Из инструментов:

• Паяльник
• Припой
• Флюс (я советую F5)
• USB — UART конвертер CP2102 или аналогичный
• Модельный/канцелярский/монтажный нож для изготовления корпуса

Ну и по мелочи, двусторонний скотч, ножницы, ушные палочки, пинцет, то, что должно быть на вооружении и у самого юного самоделкина.

Как я говорил проект растет и развивается. Так что сюда можно прикрутить еще Bluetooth модуль, для настройки контроллера с телефона, барометр, для контроля высоты, GPS для возврата модели «домой» при потере сигнала. Помимо этого так же растет тема про самодельные приемники на базе той же arduino и дешевого модуля связи A7105, который без хирургических вмешательств сопрягается с моей аппаратурой FlySky i6, так что в теории можно связать два этих проекта и забабахать полноценные «мозги» для самолета, планера или крыла. А в купе с вышеупомянутой бюджетной аппаратурой, которая спокойно прошивается с 6-и каналов на 14-ть — это выходит вообще просто идеальный вариант для новичка за свои деньги.

По этому плату для этого устройства я постарался сделать по возможности максимально простой, то есть односторонней и под утюг. Конечно знания в радиоэлектронике понадобятся, по крайней мере умение более или менее качественно паять, плату и заказать на крайний случай можно, но по сути — это конструктор: зашил ардуинку, впаял ее, модуль и гребенку на плату, готово. Минимум приложенных усилий.

Первым делом впаиваем перемычки.

Шильдик напечатал на самоклеящейся глянцевой бумаге. Купил недавно специально для таких целей. Раньше делал так: печатал на чем есть, ламинировал скотчем и клеил на двухсторонний скотч. Самые внимательные могли оценить мой уровень английского языка)

Теперь устройство действительно можно назвать готовым модулем. Итоговый вес 15.5 грамм. Многовато если сравнивать с покупным, но в целом очень даже ничего. По крайней мере моя модель с размахом 950мм потянет без проблем. Но если гнаться за весом — можно распаять arduino из рассыпухи прямо на плате, сэкономит грамма 2, использовать тонкий миллиметровый текстолит (я использовал какой был, полтора или два миллиметра, не измерял), не делать корпус. Но стоит ли ради тех 5 грамм? К примеру вес родного приемника от моей аппы — 16 грамм.
Устройство должно быть расположено в горизонтальной плоскости, стрелка указывает направление движения. Так же устройство нельзя устанавливать вверх дном. Для большей наглядности прилагаю картинку.

Немного о других настройках. PID — это настройки самой стабилизации. В двух словах:

• Р — это величина корректирующей силы, приложенной для того, чтобы вернуть модель в её начальное положение.
• I – это период времени, в течение которого записываются и усредняются угловые отклонения.
• D – это скорость, с которой модель вернется в её начальное положение.

Я советую не трогать эти настройки перед первым полетом. Стабилизация хорошо работает на базовых значениях, ну а там уже можно подкрутить, если что-то не устраивает.

Далее. TPA отвечает за значение этих PID настроек в зависимости от положения газа. При значении 0.00 значения PID будут одинаковыми при любом положении газа, то есть как предполагается, на любой скорости. При значении 1.00 при газе 100% PID будут равны нулю, то есть стабилизация будет отключена. При значении 0.5 на 100% газа пиды будут равны 50% соответственно. Тут уже настраивается под самолет и под свой стиль пилотажа, я пока оставил 50%.

Так же на канале AUX2 нужно настроить арминг. Арминг — термин коптерный. По человечьи это называется разблокировка двигателя. На самолетах это обычно реализуется через аппаратуру управления, но т.к. этот контроллер изначально коптерный — тут это сделали довольно жестко. В общем вешаем на AUX2 какой-то свободный тумблер, в программе ставим ARM на высокий уровень. Тут кто-то может захотеть схитрить и выставить разблокировку на всех уровнях AUX2, вот только не проканает. В таком случае мультивий откажется запускать двигатель вообще. Можно предположить что это баг, но я думаю что скоре защита. Самолет все таки только вперед летит, а куда рванет неуправляемый коптер одним Богам известно.

К слову это на самом деле удобно. Конкретно в моей аппе разблокировка двигателя осуществляется переводом тумблера вверх. При этом аппаратуру включать нужно как раз со всеми тумблерами в верхнем положении. То есть выходит что нужно включить аппаратуру, перевести тумблер вниз что бы заблокировать двигатель, и потом уже переводить обратно вверх для разблокировки. И инвертировать главное нельзя. Тут же получается по человечески, в верхнем положении двигатель заблокирован, в нижнем разблокирован.

Важный момент про отключение устройства от компьютера. Если выдернуть провода программирования из устройства или выдернуть конвертер из USB порта не закрыв COM порт или программу MultiWiiConf — примерно со 100%-й вероятностью произойдет краш системы и синий экран. По крайней мере на моем ноуте это так. Я даже специально проверял. Не знаю, проблемы ли это моего железа или так реагирует видна на виртуальный COM порт, но предупрежден — значит вооружен. Имейте в виду.

И еще немного настроек которые могут пригодиться. Если Ваш приемник умеет выдавать PPM сигнал, возможно Вам захочется передавать на мультивий его. Для этого открываем файл прошивки, переходим во вкладку config.h и ищем раздел PPM Sum Reciver (восслався Ctrl+F). Тут нужно расскоменитровать 2 строчки. Кто не в теме, раскомментировать — это значит убрать два слэша в начале строки. Было так:

Так же нужно расскоментировать одну из этих строчек в зависимости от аппаратуры:

В моем случае это вторая строка, там где Futaba (при чем аппаратура у меня FlySky). Тут возможно придётся подбирать опытным путем, возможно и самому прописать нужную последовательность. Так или иначе ничего сложного в этом нет. Компилируем скетч и заливаем его по новой. Для возврата в обычный режим делаем обратное, комментируем строки, компилируем, заливаем. Хочу обратить внимание, после перезаливки скетча все настройки и калибровка будут сбиты, имейте это в виду.

Ещё одна распространённая проблема с которой как я понял часто сталкиваются, и я не исключение. После того как все собрали и настроили, подключили все рули — уплывает руль направления. Передернули ручки на пульте — вроде стал на место, но стоит немного покачать планер — опять уплывает в сторону, при чем на довольно серьезный угол. Лечится элементарно: в программе GUI устанавливаем значение YAW — I в ноль. Проблема сразу уходит.

Ну и видео работы:

В общем и целом, если у Вас есть опыт изготовления печатных плат, устройство собирается за один вечер. Основные настройки для самолета я уже внес в скетч сам, остальные описал в статье. Информацию пришлось собирать по разным форумам, в основном зарубежным. Тем не менее даю ссылки на разные источники, которые помогут в случае других проблем, хотя их быть не должно.

Форум продавца печатных плат из Вены , у которого я и позаимствовал формфактор платы. Покупать я не предлагаю, но в теме есть детальный гайд по конфигурации прошивки на английском языке. Правда для старой версии прошивки, но в новой все почти так же. Так же в ветке есть мод, позволяющий в реальном времени регулировать PID настройки через аппаратуру управления потенциометром.

Личный блог авиамоделиста Патрика Эмерсона . У него есть своя личная переписанная прошивка, говорят что идеально оптимизированная под самолеты. Но опять таки старой версии. Можете попробовать ее, но за появление глюков не описанных в этой статье я ответственности не несу. Там же много описаний настроек.

Русская тема на форуме . Но основную полезную информацию, которая там описана, а именно лечение руля направления я уже изложил. Тем не менее, мало ли.

Итоговая стоимость колеблется в пределах 4-8 долларов, смотря по какой цене купили ардуино и модуль, есть ли дома текстолит, есть ли программатор. При любом раскладе это в разы меньше рыночной стоимости от 20 долларов за устройство с такими же характеристиками. Лично мне оно обошлось в 2 доллара, запас ардуинок для таких вот целей был закуплен еще год назад, не было только модуля.

В прикрепленном ниже архиве скетч для ардуино, программа настройки MultiWiiConf для разных операционных систем, файл печатной платы (для открытия нужен SprintLayout не меньше 6-й версии) а так же печатная плата в формате PDF, для тех, у кого нет лазерного принтера дома (нужно печатать в размере 100%).

Источник